武汉大学在水稻线粒体RNA编辑研究中取得新进展

2018-07-31 | 作者: WHU | 标签: 水稻线粒体 RNA

三角状五肽重复(pentatricopeptide repeat, PPR)蛋白是近年来发现的一类重要蛋白家族,该类蛋白主要参与调控细胞器RNA加工,包括RNA编辑、剪接以及稳定性等生物学过程,尽管大部分PPR蛋白在细胞器RNA编辑中扮演者非常重要的角色,但其编辑活性以及潜在的作用机制仍然不清楚。

近日,武汉大学杂交水稻国家重点实验室胡骏课题组在 New Phytologist 在线发表了题为“Rice PPS1 encodes a DYW motif-containing pentatricopeptide repeat protein required for five consecutive RNA-editing sites of nad3 in mitochondria” 的研究论文,揭示了水稻细胞器RNA编辑因子Pollen Partial Sterility 1(PPS1) 参与调控线粒体nad3转录本上5个连续的C-to-U编辑位点的RNA编辑机理。



RNA编辑是一种重要的转录后调控方式,这种编辑改变了氨基酸,从而改变蛋白质特性。该研究利用反向遗传学手段研究了水稻花粉部分不育表型突变体pps1。PPS1蛋白是一个由19个PPR motifs 构成并且C末端含DYW结构域的PPR蛋白,通过对水稻线粒体中已知的491个RNA编辑位点的编辑事件分析发现:nad3基因转录本上5个连续位点(nad3-155、172、173、190、191)的C-to-U编辑效率相较于野生型在突变体中严重下降,导致所编码的三个氨基酸均不能由丝氨酸变为亮氨酸,最终导致植物出现矮化、花粉部分不育等表型。NAD3是线粒体电子传递链复合体I的重要亚基,这些位点编辑的丢失导致突变体线粒体复合体中的活性出现不同程度的降低,线粒体结构出现异常。



进一步的研究表明,PPS1具有RNA结合活性。该研究所发现的5个位点位于同一个转录本并且位点之间间隔非常靠近。这一特殊性导致其与靶标RNA之间的结合模式可能不同于前人研究的PPR-RNA结合模式。该研究揭示PPS1同时调控5个连续编辑位点的C-to-U编辑,在细胞器RNA编辑领域是一个重要的发现,对未来PPR蛋白在RNA编辑的应用有潜在的指导意义,同时这种不育性的研究对于创制新型不育系有重要借鉴意义。

杂交水稻国家重点实验室博士研究生肖海军为该论文的第一作者,胡骏副教授为通讯作者。该研究得到了国家科技部、自然科学基金项目等项目的大力支持。

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来源:BioArt植物

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